Protasovx

Номинация : Проектная и исследовательская деятельность учащихся
Тема: Вибрация в природе. Ветровые волны, как альтернативный
источник энергии
Автор: ПРОТАСОВ Вячеслав Сергеевич
г.Челябинск, лицей № 77, класс 6
Научный руководитель: Беспалова Светлана Григорьевна,
учитель географии высшей категории, МАОУ лицей № 77 г. Челябинска
Научный консультант: Иванов Дмитрий Юрьевич, доцент,
кандидат технических наук,Челябинский Южноуральский государственный
университет
1 Содержание
1.Введение
2. Ветровые волны, как альтернативный источник энергии
2.1. Ветер и ветровая волна
2.2. Волновая электростанция
2.3. Поплавковая индукционная катушка
3. Вывод
4. Литература
1 Введение
Топливные ресурсы Земли, к сожалению, не вечны. И ученые всего мира
сейчас проявляют значительный интерес к новым источникам энергии. Это
касается и энергии Мирового океана. Очень перспективным видом энергии
Мирового океана является энергия волн. Однако если судить о выработке
электрической энергии внимания заслуживают только три типа волн –
приливные, ветровые и зыбь.
Известно,
что
ветровые
волны,
при
этом,
имеют
большую
разрушительную силу, которая и является энергией. Запасы ветровых волн
очень велики, но до конца еще не изучен весь потенциал этого способа
получения энергии. Совсем недавно лишь были сделаны некоторые шаги в
использовании энергии ветровых волн.
Гипотеза
Я предположил, что электроэнергию можно получать не только
преобразуя ветровые волны океанов, но волны гораздо меньших водных
объектов, например озер.
Целью работы является практическое воплощение идеи преобразования
энергии волны в электрическую энергию.
Задачи работы в соответствии с целью:
1.Познакомиться с теоретическими основами: выяснить, что такое
ветровая волна, скорость ветра, индукция.
2.Узнать состояние преобразования энергии волны в электрическую
энергию в современном мире.
3.Продумать конструкцию и выполнить чертеж общего вида механизма,
преобразующего энергию волны в электрическую энергию.
2 Ветровые волны, как альтернативный источник энергии
2.1 Ветер и ветровая волна.
Ветер – это горизонтальное перемещение, поток воздуха параллельно
земной
поверхности,
возникающее
в
результате
неравномерного
распределения тепла и атмосферного давления и направленное из зоны
высокого давления в зону низкого давления.
Перемещение характеризуется скоростью. Скорость ветра измеряется в
метрах в секунду и километрах в час.
Волна – это водяной вал, образуемый колебанием водной поверхности
(рисунок 1). Ветровые волны создаются вследствие воздействия
ветра
на
поверхность воды, то есть нагнетания. Высота и длина волны зависит от
скорости ветра.
Рисунок 1 Волна
Особенно важно отметить тот факт, что ветровые волны являются
сконцентрированной энергией ветра
[1].
Волны передаются на большие
расстояния и сохраняют в себе потенциал энергии на долгое время. Так,
часто можно наблюдать волнение моря после бури или шторма, когда ветер
давно
стих,
или
волнение
моря
при
штиле.
2.2 Волновая электростанция
Человечество уже научилось использовать энергию ветровых волн на
примере волновых электростанций. Волновая электростанция — установка,
расположенная в водной среде, целью которой является получение
электричества из кинетической энергии волн.
В 1988 году правительство Великобритании выделило средства для
работы над подобными проектами и их результаты видны на примере
продуктов компании Pelamis Wave Power (рисунок 2).
Рисунок 2 Волновая электростанция в Португалии.
Действующая волновая электростанция расположена в районе
Португалия.
Агусадора,
Была официально открыта 23 сентября 2008 года. Проект
электростанции принадлежит шотландской компании Pelamis Wave Power [2].
В 2013 году в России разворачивается производство малых серийных
волновых генераторов Ocean Rus Energy [3] (рисунок 3).
Рис. 3 Волновой генератор Ocean 640.
Ocean 640 – это уникальный волногенератор поплавкового типа
получающий
электрическую
энергию
путем
преобразования
энергии
морских и океанских волн.
2.3 Поплавковая индукционная катушка
Получение электроэнергии на волновой электростанции основано на
работе индукционной катушки.
Любая
катушка
индуктивности
обладает
индуктивностью.
Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L.
Если через проводок прогнать электрический ток, то он вокруг себя создаст
магнитное поле:
где В - магнитное поле , I - сила тока.
Рисунок 4 Схема связи силы тока с магнитным полем.
А давайте возьмем и намотаем в спиральку этот провод и подадим на его
концы электрический ток:
Рисунок 5 Катушка индуктивности
И у нас получилась вот такая картина с магнитными силовыми линиями:
Рисунок 6 Магнитные силовые линии
Чем больше линий магнитного поля пересекут площадь этого соленоида,
тем больше будет магнитный поток (Ф). Так как по всей этой конструкции
течет электрический ток, то значит, в этот момент он обладает какой-то Силой
тока
(I). А коэффициент между магнитным потоком и силой тока называется
индуктивностью, и вычисляется так:
Индуктивность - это способность извлекать энергию из источника
электрического тока и сохранять ее в виде магнитного поля.
Я в своей конструкции буду использовать обратный эффект: при подаче
на катушку переменного магнитного поля в ней должна появиться сила тока,
которую мы увидим на экране амперметра, прибора измеряющего силу тока.
Чертеж общего вида поплавковой катушки представлен на рисунке 7,
спецификация на рисунке 8.
7
Рисунок 7 Поплавковая катушка индуктивности
Рисунок 8 Спецификация поплавковой катушки индуктивности
3.Вывод
Выяснил, что такое ветровая волна, скорость ветра, индукция. Понял,
как можно использовать это для получения электрической энергии. На
основе этих данных теоретически продумал конструкцию и выполнил чертеж
общего вида поплавковой индукционной катушки.
Узнал современное состояние преобразования энергии волны в
электрическую энергию и сделал вывод, что волновые генераторы могут
широко использоваться в качестве локальных осветительных приборов на
набережных водоемов, устанавливаться на стенках причалов, опорах мостов,
уменьшая воздействие волн на них.
Поскольку удельная мощность волнения на 1-2 порядка превышает
удельную мощность ветра, волновая энергетика может оказаться более
выгодной, чем ветровая.
4.Список литературы
1. Источник: http://5fan.ru/wievjob.php?id=3034
Газета "Гардиан" 18 сентября 2008 года
2.
Pelamis Wave Power
3.
Сайт компании Ocean RusEnergy